Riippumatta siitä, kuinka hienostunut liikesäätimesi, se ei voi voittaa huonosti suunniteltua sähkömekaanista järjestelmää.

Liikkeenohjausjärjestelmät koostuvat kolmesta pääkomponentista: paikannusmekanismi, moottorin käyttöelektroniikka ja liikkeenohjain. Jokainen näistä komponenteista tulisi valita huolellisesti, mutta parhaan järjestelmän tulokset suunnittelevat ensin paikannusmekanismin. Jos mekanismi ei kykene täyttämään vaatimuksia, asemat ja liikkeenohjain eivät pysty korvaamaan eroa.

Ensimmäinen askel minkä tahansa liikejärjestelmän suunnittelussa on kuvata ja ymmärtää prosessi kokonaan. Tee luettelo komponenttien suoritusparametreista tästä kuvauksesta. Tämä luettelo sisältää ensimmäisen asteen parametrit, kuten akselien lukumäärä, kunkin akselin matkapituus, liikkeen tarkkuus (mukaan lukien resoluutio, toistettavuus ja tarkkuus), hyötykuormakapasiteetti ja vaiheiden fyysinen koko. Vähemmän ilmeisiä, mutta yhtä tärkeitä parametreja ovat ympäristörajoitukset tai haasteet, pyrkimysvalinta, toiminta useissa suuntauksissa, kaapelien hallinta multixis -kokoonpanoissa, elinajan suunnittelu ja integroinnin helppous. Näiden parametrien nopea katsaus osoittaa, että ne kaikki liittyvät paikannusmekanismiin ja siten näiden komponenttien perusteellinen arviointi on kriittistä projektin menestykselle.

Sovellus määrittelee, onko paikannusvaihe lineaarinen, pyörivä vai sisällyttääkö vaiheen yhdistelmä multixis -järjestelmään. Jopa melko suoraviivaisissa yhden akselin sovelluksissa on monia näkökohtia. Kuormat ovat tämän profiilin elintärkeä osa, koska ongelmat, kuten hyötykuorman paino ja siirtymä (painopiste), voivat vaikuttaa dramaattisesti liikevaatimuksiin. Harkitse tyypillisiä ja maksimikuormituspainoja sekä maksimin ja vähimmäisetäisyyttä, jonka vaiheen on kuljettava, vaadittava matkanopeus ja kiihtyvyys.

On tärkeää pitää vaihetta olennaisena osana suurempaa järjestelmää. Kuinka lava on asennettu ja esimerkiksi kiinnitysrakenteella on dramaattinen vaikutus lavan suorituskykyyn ja kykyyn täyttää eritelmät. Esimerkiksi nopeassa tarkastussovelluksessa, jossa näytteet värähtelevät nopeasti edestakaisin kameran alla, lineaarinen asennusvaihe tulisi asentaa rakenteeseen, joka kestää liikkuvakuorman ”maalinvahjaamisen vaikutuksen”. Samoin pitkä matkan lineaarinen vaihe, joka on valittu korkean tasaisuuden tarkkuutta varten, on asennettava asianmukaisesti tasaiselle pinnalle vääristymien välttämiseksi lavalle, joka vastaa ei-flat-pintaan.

Harkitse myös järjestelmän elinikäisiä vaatimuksia määritettäessä vaiheen eritelmiä. Jos vaatimukset muuttuvat koneen elinaikana, se voi asettaa järjestelmän paikannusvaiheen toleranssin ulkopuolelle ja voi heikentää koneen tarkkuutta, tuottavuutta ja luotettavuutta. Kuten minkä tahansa liikkuvan komponentin kohdalla, paikannusominaisuudet voivat muuttua laajennetulla käytöllä. Varmista, että lava on luokiteltu täyttämään liikevaatimukset koneen tarkoitettuun käyttöikäyn.

Muita vaikutteita ovat järjestelmän koko- ja ympäristörajoitukset. Harkitse sekä vaaka- että pystysuuntaisia ​​rajoituksia. Tekijöitä, jotka voivat vaikuttaa järjestelmän kokonaisjalanjälkeen, ovat riippumatta siitä, ovatko aseman mekaniikat ulkoisia vai sisäisiä ja kuinka kaapelointia hallitaan. Ympäristörajoituksiin voivat sisältää puhdashuoneiden sovelluksia, joissa koneen liikkuvien osien on tuotettava vähän hiukkasia tai likaisia ​​ympäristöjä, joissa ympäristön hiukkaset voivat aiheuttaa liiallisen kitkan vaiheessa ja iskujen luotettavuuden ja suorituskyvyn sisällä. Käyttölämpötila on keskeinen ympäristöongelma, joka voi vaikuttaa dramaattisesti vaiheen suorituskykyyn. Lämpötilan muutos niin vähän kuin kaksi tai kolme astetta voi aiheuttaa tarpeeksi laajentumista vaiheen toleranssin muuttamiseksi.

Monet sovellukset vaativat useita akselisia liikettä. Multixis -järjestelmässä vaiheet on pinottava liikkeelle eri suuntiin. Esimerkiksi pii-wafer-tarkastusjärjestelmä voi joutua tarjoamaan lineaaristaXjaYliike sekä kiertotheta. Tällaisissa järjestelmissä on tärkeää pohtia, kuinka geometriavaikutustoleranssit muualla järjestelmässä. Esimerkiksi, kun kaksi vaihetta on pinottu toistensa päälle, ylävaihe voi taipua matkan päihin. Ylävaiheen taipuma on alareunan ulokevan kuormituksen funktio. Tämä taipuma on otettava huomioon tai eri kokoonpano on otettava huomioon. Vaihevalmistajan on varmistettava, että pinottujen vaiheiden eritelmät täyttävät sovellusvaatimukset.

Monivaiheisissa järjestelmissä kaapelin hallinnasta voi tulla logistiikka- ja luotettavuusongelma. Kaapelit jätetään usein huomiotta, mutta ne voivat vaikuttaa järjestelmän elämään, geometriaan ja suorituskykyyn. Katso vaiheiden valmistaja innovatiivisia kaapelointiratkaisuja. Näihin voi kuulua kaapeleiden integrointi sisäisesti hankaamisen ja vetämisen vähentämiseksi tai yhden ulkoisen kaapelirajapinnan käyttäminen ulkoisten kaapeliliittimien sijasta joustavuutta varten.

Järjestelmäasemasta päättäminen on avaintekijä. Kaksi yleisintä käyttötyyppiä ovat palloherre- ja lineaarimoottoriset asemat. Palloherreiden asemat ovat edullisia ja helppo ymmärtää. Luonnollisen vaimennuksen avulla niitä on helppo hallita ja jarru voidaan helposti lisätä. Toisaalta mekaaninen kitka voi vaikeuttaa jatkuvan nopeuden ylläpitämistä. Joissakin olosuhteissa, kuten lämpötila tai kosteus äärimmäisyyksissä, palloruuvin nousu voi muuttua ja vaikuttaa tarkkuuteen. Jos lämpövaikutukset ovat ongelma, voidaan tarvita lineaarinen kooderi tai lineaarinen moottorivaihe voi olla parempi valinta.

Lineaarimoottorin voimansiirto koostuu magneettisesta radasta ja kelakokoonpanosta. Magneettinen rata on tyypillisesti paikallaan ja koostuu teräsalustaan ​​asennetun pysyvien magneettien sarjasta. Kelakokoonpano sisältää kaikki kuparikäät ja tyypillisesti asennetaan liukuvaiheeseen. Joissakin lineaarisissa moottorivaiheissa on pysyviä magneeteja liukuvaukulaitteessa keinona yksinkertaistaa kaapelointia, mutta magneetin pituus rajoittaa näiden järjestelmien matkaa.

Lineaariset moottori-asemat ovat tyypillisesti parhaita kevyestä kohtalaiselle kuormitukselle nopean, vakionopeuden tai pitkän matkan sovelluksissa. Lineaarimoottori-asemilla on paljon pidempi matkakyky kuin palloruuvien upotuksilla, koska ne eivät nouse matkalla matkapituuteen. Ne voivat tarjota paremman nopeudenhallinnan, mutta liikkuva kela ja lineaarinen kooderielektroniikka tekevät kaapelin hallinnasta monimutkaisemman. Lisäksi suuret lineaariset asemat ovat raskaampia ja niistä voi tulla kalliita, kun matka- ja magneettikoko kasvaa.

Tärkeä näkökohta käyttötyypin valinnassa on pysäytyskyky ja asennussuunta. Lineaarimoottoriset asemat liikkuvat vapaasti ilman voimaa, kun taas palloruuvi-asemilla on kitka vaimentumaan. Tämä on erityisen tärkeää sovelluksissa, joissa aseman on asennettava pystysuunnassa. Koska lineaarinen motorinen vaihe on käytännössä kitkaton, voiman menetys antaa vaunun vapaata pudota. Lisäksi painovoimavoima on aina voitettava, mikä asettaa moottorin suuren jatkuvan voimavaatimuksen. Kuularuuvi-asemat ovat sopivampia pystysuuntaisiin sovelluksiin, koska lineaariset moottorit voivat ylikuumentua nopeasti, kun ne suoritetaan pystysuunnassa tai vaativat vastapainoa.

Moottorin valitseminen voi myös sisältää kompromisseja. Yleiset kiertomoottorit ovat vähiten kalliita vaihtoehtoja, mutta ne lisäävät ajojärjestelmän tilaa koskeviin vaatimuksiin. Lineaariset moottorit vievät vähemmän tilaa, mutta ovat kalliimpia, koska niillä on enemmän magneetteja kuin pyörivä moottori ja ne vaativat lineaarisen kooderin. Kuulakrevivetoiset vaiheet voivat käyttää lineaarisia koodereita, mutta moottorin ja palloruuvin pyörivät kooderit toimivat usein yhtä hyvin ja maksavat vähemmän. Siellä on myös kompromisseja, jotka liittyvät Stepper-moottorien tai servomoottorien käyttämiseen. Steppurit ovat halvempia, mutta servomoottoreilla on parempi nopea suorituskyky.

Vaihtoehto palloruuvivetoiselle vaiheelle on kehymätön moottori. Kehymätön moottori on tavallinen harjaton moottori, joka on rakennettu lavalle. Roottorin magneetit on sidottu suoraan palloruuvin akseliin ja staattorin käämitykset on integroitu lavan päähän. Tämä kokoonpano eliminoi moottorin kytkimen, joka säästää useita tuumia tilaa. Kytkimen puuttuminen vähentää moottorin ja pallo-kreche-yhteyden hystereesiä ja lopettamista, mikä parantaa suorituskykyä. Vaiheenvalmistajien tulisi tarjota asiantuntemusta moottoreista ja koodereista, jotta voidaan määritellä paras kokonaisratkaisu sovellukseen.

Kun järjestelmän liikkeen mekaaniset ja sähköiset näkökohdat ymmärretään hyvin ja valitut vaiheet, ohjausjärjestelmän yksityiskohdat voidaan ratkaista. Ohjausjärjestelmän tulisi olla yhteensopiva käyttöelektroniikan kanssa, kiinnittäen erityistä huomiota siihen, että kaikki asemat eivät tarjoa palautetta koskevia tietoja liittimistään. Ihannetapauksessa ohjaimen tulisi rajata suoraan muuntimeen ja toimilaitteen signaaleihin ilman lisälaitteita. Ohjaimella tulisi myös olla tarpeeksi suorituskykyä ohjaussilmukoiden sulkemiseksi järjestelmän luonnollisissa tiedonsiirtoissa tai samanaikaisesti koordinoida useiden liikkeen akselien liikettä tarpeen mukaan.